Билет№10

1. Технические средства автоматизации в металлообработке

Электропривод главного движения имеет электродвигатель и ко­робку скоростей или редуктор в качестве устройства, передающе­го движения исполнительному органу станка. Возможно отсутствие передающего устройства, когда двигатель соединяется непосред­ственно с исполнительным органом.

Распространенными приводами главного движения станков являются приводы от одно- и многоскоростных АД с короткозам­кнутым ротором со ступенчатым регулированием скорости путем переключения шестерен коробки скоростей. Переключения про­изводятся дистанционно различными устройствами, из которых наибольшее распространение получили устройства с фрикцион­ными многодисковыми электромагнитными муфтами, встраива­емыми в коробку скоростей, а также с электрическими исполни­тельными двигателями и гидравлическими механизмами.

Использование электропривода переменного тока со ступен­чатым регулированием скорости резания не может обеспечить пол­ную производительность. Применение коробки скоростей со слож­ной кинематикой снижает точность работы станка и увеличивает его стоимость. Поэтому привод главного движения выполняется в виде регулируемого электропривода с простым редуктором или двухступенчатой коробкой скоростей и дистанционным переклю­чением.

Для электроприводов главного движения шлифовальных стан­ков и заточных станков, где требуется высокая частота вращения (6000 мин^-1 и более), применяются высокооборотные электро­приводы переменного тока. Для этих станков используют специ­альные асинхронные двигатели с частотным управлением мощ­ностью до 100 кВт, асинхронные высокоскоростные двигатели мощностью до 4 кВт и др.

Для приводов главного движения наиболее рациональным яв­ляется способ регулирования скорости с постоянной мощностью, так как большим скоростям резания соответствуют меньшие уси­лия резания, а меньшим скоростям — большие усилия.

В электроприводах подач наибольшее распространение получи­ли передачи «винт—гайка» или «шестерня—рейка». Применяют­ся высокомоментные двигатели с возбуждением от постоянных магнитов, рассчитанные на установку непосредственно на ходо­вой винт, что существенно сокращает механическую часть приво­да, снижает его момент инерции и повышает КПД.

Для повышения производительности станков перемещение исполнительных органов в зону обработки осуществляется на бы­стрых ходах теми же электродвигателями подачи.

К электроприводам подач предъявляются следующие основные требования:

• минимальные размеры электродвигателя при высоком вращающем моменте;

• высокая максимальная скорость;

• значительная перегрузочная способность привода в режимах кратковременной и повторно-кратковременной нагрузки;

• широкий диапазон регулирования;

• высокая стабильность характеристик;

• высокое быстродействие при разгоне и торможении, подклю­чении и отключении нагрузки и при реверсе под нагрузкой на самых малых частотах вращения;

• высокая равномерность движения при различной нагрузке на всех скоростях вплоть до самых малых;

• высокая надежность и ремонтопригодность;

• удобство конструктивной установки двигателя на станке и встра­ивания управляемых преобразователей в шкафы и ниши станков;

Этим требованиям в полной мере удовлетворяют современные сервоприводы с частотным регулированием.

При всем многообразии станков требования, предъявляемые к приводам станков, обусловлены, главным образом, не тем, к ка­кой группе относится станок, а для какого движения предназна­чен привод (главного, подачи или вспомогательного). Это опреде­ляет мощность, способ и диапазон регулирования скорости, не­обходимую плавность регулирования, требования к жесткости и стабильности характеристик, требования к динамике.

Датчики положения

По физическому принципу действия чувствительного элемен­та все существующие датчики можно разделить на:

• фотоэлектрические (оптоэлектронные), использующие эффект периодического изменения освещенности (датчики снабжаются каналом нулевого импульса — началом отсчета, что дает возмож­ность при наличии счетчика использовать датчик не только для регулирования скорости, но и как датчик положения);

• электростатические — емкостные (основанные на эффекте пе­риодического изменения емкости) и пьезоэлектрические (осно­ванные на эффекте возникновения электрического заряда на по­верхности некоторых материалов в момент деформации);

• электромагнитные (использующие, например, эффект перио­дического изменения индуктивности или взаимоиндуктивности);

• электроакустические (основанные, например, на эффекте из­менения энергии поверхностной акустической волны);

• реостатные (использующие эффект линейного изменения сопротивления);

• лазерные (интерферометрические)

­­В качестве датчика положения в системе можно использо­вать вращающийся трансформатор или индуктосин, работающий в режиме фазовращателя.

Датчики темпера­туры. Выбор типа датчика температуры в основном определяется диапазоном изменения измеряемой температуры и условиями эк­сплуатации. Для измерения температуры используют термопары, термосопротивления, полупроводниковые датчики и пирометры.

Скорость измеряют с помощью тахогенераторов Тг постоянного или переменного тока.

Тахогенераторы постоянного тока серии ПТ и переменного тока серии ТТ применяются в регулируемых электроприводах средней и большой мощности при невысокой точности регулирования ско­рости.

Для приводов средней мощности, не требующих высокой точ­ности регулирования скорости, используются тахогенераторы по­стоянного тока серий ЭТ, ТМГ, ТД.

В комплектных электроприводах используются встроенные та­хогенераторы, размещенные на одном валу с двигателем.

Системы связи СЧПУ со станком

Вначале рассмотрим позиционные СЧПУ, где не требуется интерполяция, а заданием является двоичный или двоично-десятичный цифровой код.